臺灣博碩士論文加值系統

大多數的電子電路及裝置，都是需要直流電源的供應。不過一般電力公司在輸送到用戶端的能源都是交流電（以台灣地區來說是AC110V/ 60Hz），大部分都是要先透過變壓器降壓或升壓，針對電路需要得到適當的供應電壓。經過變壓器的轉換，其實還是交流電源的形式，還是需要「整流」以及「濾波」 兩個步驟，才能得到直流電源。
本論文主要用類比電路完成單相全波整流器功因與總諧波失真之分析，利用全波整流器自身的漣波較小、較少的元件數等優點來做交/直流轉換，並且分析不同電容值的大小對於功因與電流諧波的影響。
最後， 經由實驗結果來驗證本文所提出系統和理論之可行性，並且過程中藉由實驗數據與 IEEE/Std 519-1992 諧波標準互相比較。

Most electronic circuits and devices need the supply of direct current source. However, generally, the energy transmitted by electric power companies to users is alternating current（as far as Taiwan region is concerned, that is AC 110V/ 60Hz）. So, according to circuit demand, most users have to get suitable voltage supply through the step-down and boost of transformer.Through the transition of transformer, actually, alternating current has to pass two steps of rectifier and filter, then users can get direct current source.
The thesis mainly uses analog circuit to finish the analysis of Power Factor and Total Harmonic Distortion of single-phase full-wave rectifier, using the advantages of full-wave rectifier, such as small ripple and less quantity of elements, to make AC/DC conversion. In addition, the thesis also analyzes the impact of different capacitance values on power factor and current harmonics.
Finally, experiment results are used to verify the feasibility of system and theory suggested by the thesis. In the course of verification, comparison ismade between experiment data and IEEE/Std 519-1992 harmonic standards.

目錄
摘要 -----------------------------------------------------I
Abstract ------------------------------------------------II
誌謝 ---------------------------------------------------III
目錄 ----------------------------------------------------IV
圖目錄 --------------------------------------------------VI
表目錄 ---------------------------------------------------X
第一章 緒論 ----------------------------------------------1
1.1 研究背景與動機 ------------------------------------1
1.2 研究目的 ------------------------------------------1
1.3 論文架構 ------------------------------------------2
第二章 單相全波整流二極體 --------------------------------3
2.1 簡介 ----------------------------------------------3
2.2 蕭特基二極體 --------------------------------------3
2.3 電解質電容 ----------------------------------------4
2.4 傳統式電源供應器 ----------------------------------5
2.4.1 電壓轉換 ------------------------------------5
2.4.2 整流 ----------------------------------------5
2.4.3 濾波 ---------------------------------------10
第三章 諧波概論介紹 -------------------------------------12
3.1 前言 ---------------------------------------------12
3.2 諧波的定義 ---------------------------------------12
3.3 功率因數與諧波失真之關係 -------------------------14
3.4 諧波分析、來源及影響 ------------------------------16
3.5 諧波管制標準 -------------------------------------18
3.5.1 美國諧波的管制標準 -------------------------19
3.5.2 歐洲諧波的管制標準 -------------------------21
3.5.3 台灣電力諧波的管制標準 ---------------------23
第四章 實驗成果 -----------------------------------------25
4.1 實驗電路與結果 -----------------------------------25
第五章 結論與未來展望 -----------------------------------55
5.1 結論 ---------------------------------------------55
5.2 未來展望 -----------------------------------------55

圖目錄
圖 2-1 蕭特基二極體結構 -----------------------------------4
圖 2-2 半波整流電路 ---------------------------------------6
圖 2-3 半波整流器的波形圖 ---------------------------------6
圖 2-4 中心抽頭全波整流電路 -------------------------------7
圖 2-5 中心抽頭全波整流器波形圖 ---------------------------7
圖 2-6 全波橋式整流電路 -----------------------------------8
圖 2-7 全波橋式整流器波形圖 -------------------------------8
圖 2-8 具有電容濾波器的半波整流電路 ----------------------10
圖 2-9 具有電容濾波器的全波整流電路 ----------------------11
圖 3-1 基本波與 3 次諧波示意圖 ----------------------------13
圖 4-1 單相全波整流器 DC AC 電路圖 ----------------------25
圖 4-2 單相全波整流器輸入電壓與輸入電流(電容C =0uF)實測波形
圖 ------------------------------------------------------28
圖 4-3 單相全波整流器輸入電壓與輸入電流(電容C =0uF)模擬波形
圖 ------------------------------------------------------28
圖 4-4 輸入電流諧波與 IEC 61000-3-2 Class D 規範對照表(電容
C =0uF) -------------------------------------------------29
圖 4-5 單相全波整流器輸入電壓與輸入電流(電容C =1uF)實測波形
圖 ------------------------------------------------------32
圖 4-6 單相全波整流器輸入電壓與輸入電流(電容C =1uF)模擬波形
圖 ------------------------------------------------------32
圖 4-7 輸入電流諧波與 IEC 61000-3-2 Class D 規範對照表(電容
C =1uF) -------------------------------------------------33
圖 4-8 單相全波整流器輸入電壓與輸入電流(電容C =10uF)實測波
形圖 ----------------------------------------------------36
圖 4-9 單相全波整流器輸入電壓與輸入電流(電容C =10uF)模擬波
形圖 ----------------------------------------------------36
圖 4-10 輸入電流諧波與 IEC 61000-3-2 Class D 規範對照表(電容
C =10uF) ------------------------------------------------37
圖 4-11 單相全波整流器輸入電壓與輸入電流(電容C =50uF)實測波
形圖 ----------------------------------------------------40
圖 4-12 單相全波整流器輸入電壓與輸入電流(電容C =50uF)模擬波
形圖 ----------------------------------------------------40
圖 4-13 輸入電流諧波與 IEC 61000-3-2 Class D 規範對照表(電容
C =50uF) ------------------------------------------------41
圖 4-14 單相全波整流器輸入電壓與輸入電流(電容C =100uF)實測波
形圖 ----------------------------------------------------44
圖 4-15 單相全波整流器輸入電壓與輸入電流(電容C =100uF)模擬波
形圖 ----------------------------------------------------44
圖 4-16 輸入電流諧波與 IEC 61000-3-2 Class D 規範對照表(電容
C =100uF) -----------------------------------------------45
圖 4-17 單相全波整流器輸入電壓與輸入電流(電容C =470uF)實測波
形圖 ----------------------------------------------------48
圖 4-18 單相全波整流器輸入電壓與輸入電流(電容C =470uF)模擬波
形圖 ----------------------------------------------------48
圖 4-19 輸入電流諧波與 IEC 61000-3-2 Class D 規範對照表(電容
C =470uF) -----------------------------------------------49
圖 4-20 單相全波整流器輸入電壓與輸入電流(電容C =1000uF)實測
波形圖 --------------------------------------------------52
圖 4-21 單相全波整流器輸入電壓與輸入電流(電容C =1000uF)模擬
波形圖 --------------------------------------------------52
圖 4-22 輸入電流諧波與 IEC 61000-3-2 Class D 規範對照表(電容
C =1000uF) ----------------------------------------------53
圖 4-23 不同電容值對功率因數之影響 -----------------------53
圖 4-24 不同電容值對電流諧波之影響 -----------------------54

表目錄
表 2-1 整流器電路的優點與缺點之比較 -----------------------9
表 3-1 諧波電流失真率(%)限制值 ---------------------------20
表 3-2 諧波電壓限制值 ------------------------------------21
表 3-3 IEC 電器設備(＜16A)諧波管制標準 ------------------22
表 3-4 IEC 電器設備(＞16A)諧波管制標準 ------------------22
表 3-5 電力系統諧波管制暫行標準 --------------------------24
表 4-1 單相全波整流器實作參數(電容C =0uF) ----------------26
表 4-2 單相全波整流器量測數據(電容C =0uF) ----------------26
表 4-3 單相全波整流器各級諧波量測數據(電容C =0uF) --------27
表 4-4 單相全波整流器實作參數(電容C =1uF) ----------------29
表 4-5 單相全波整流器量測數據(電容C =1uF) ----------------30
表 4-6 單相全波整流器各級諧波量測數據(電容C =1uF) --------31
表 4-7 單相全波整流器實作參數(電容C =10uF) ---------------33
表 4-8 單相全波整流器量測數據(電容C =10uF) ---------------34
表 4-9 單相全波整流器各級諧波量測數據(電容C =10uF) -------35
表 4-10 單相全波整流器實作參數(電容C =50uF) --------------37
表 4-11 單相全波整流器量測數據(電容C =50uF) --------------38
表 4-12 單相全波整流器各級諧波量測數據(電容C =50uF) ------39
表 4-13 單相全波整流器實作參數(電容C =100uF) -------------41
表 4-14 單相全波整流器量測數據(電容C =100uF) -------------42
表 4-15 單相全波整流器各級諧波量測數據(電容C =100uF) -----43
表 4-16 單相全波整流器實作參數(電容C =470uF) -------------45
表 4-17 單相全波整流器量測數據(電容C =470uF) -------------46
表 4-18 單相全波整流器各級諧波量測數據(電容C =470uF) -----47
表 4-19 單相全波整流器實作參數(電容C =1000uF) ------------49
表 4-20 單相全波整流器量測數據(電容C =1000uF) ------------50
表 4-21 單相全波整流器各級諧波量測數據(電容C =1000uF) ----51

參考文獻
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